靜音柴油發電機組并列運行有功功率分配控制研究
王維俊12，毛龍波2，孫躍1，廖勇1
（1重慶大學自動化學院，重慶400030;2后勤工程學院機電系，重慶400042）
摘要：通過對靜音柴油發電機組并列運行有功功率分配控制技術理論的研究，在此基礎上提出了并列運行系統控制的思路，設計了并列發電機組的有功功率分配控制器，并通過實驗驗證了有功功率分配控制器的正確性。
關鍵詞：并列運行；有功功率分配；控制
中圖分類號：tm314 文獻標志碼：a 文章編號：1001-6848(2010)03-0068-02
0引言
“5 12”汶川大地震發生后，災區的醫療用電、搶救設備用電、通信用電和基本生活用電都由發電機組進行供電。由于使用的靜音發電機組單機容量小，但用電負荷大等原因，導致救災過程中某些部門經常出現缺電、斷電的情況，無形加大了抗震救災任務的難度；采用靜音柴油發電機組并列運行能很好的解決應急救災情況下機組容量小的問題，且不影響機組的靈活性。因此，研究靜音柴油發電機組并列運行有功功率分配控制具有重要意義。
1靜音柴油發電機組并列運行有功功率分配控制原理
當并列運行發電機的頻率都相同時，發電機的有功功率分配取決于各柴油機的調速特性。下面以兩機并列為例對并列運行發電機組有功功率分配和調速特性間的關系進行分析。
如圖1所示，設并列運行機組調速特性為p=f(n)，其中，p為柴油發電機組的功率；n為柴油機轉速。因此，整個電站的調速特性：∑p=f1(n)+f2(n)+…，式中∑只是整個電站的總負載功率。當ep確定了，整個電站的頻率和各機組的功率就確定了。
圖1中，1線為l#機組的調速特性；2線為2#機組的調速特性；縱坐標為功率p；額定功率為p。；額定轉速為n。；機組實際的運行轉速為n。圖1中，1#、2#兩臺機組并列運行在額定狀態下時，所承擔的功率一樣，但當轉速變為n．時，由于1#機組的調速率大于2#，所以1#機組所承擔的負載功率比2#的要大，總電網功率為pe=p+p2。因此，我們可以得到：為了使并列運行發電機組的有功功率分配平衡，各臺機組的調速特性應基本相同[3]。
靜音柴油發電機組有功功率分配控制原理是通過并列運行各發電機組輸出有功功率進行實時檢測，根據各發電機組有功功率分配差度，利用電子調速器改變油門的開啟度，達到控制發電機輸出有功功率的目的。
2有功功率分配控制器設計
2.1系統組成
有功功率分配控制系統是一個由柴油機發電機組、有功功率分配控制器，電子調速器和油門執行器組成的負反饋閉環控制系統，其控制原理框圖如圖2所示。其中，有功功率分配控制器主要由有功功率乘法器環節、正功率檢測環節、逆功率檢測環節、零功率檢測環節和平衡鏈環節構成。
2.2有功功率乘法器環節設計
有功功率乘法器是由輸入光耦、互感器和積分運放電路組成的。通過對發電機輸出電壓的正半周期內對機組的輸出電流進行積分，得到一個反映機組輸出有功功率的值。因為并列運行的發電機組輸出電壓是強行一致的，所以通過對發電機輸出有功電流的積分就可以得到一個反映發電機組輸出有功功率的模擬信號。奉環節輸出一個與發電機組輸出有功功率成正比的電壓信號( p2)，也輸出一個與發電機組輸出有功功率成反比的電壓信號(pl)，且兩者****值相等。
2.3正功率檢測環節設計
正功率檢測環節要實現當機組輸出有功功率大于上限值時報警，小于下限值時能自動解除報警，且有功功率的上限值和下限值都可以自由設定的功能。根據該環節的功能需求，本設計采用輸出高電壓具有正反饋的上行遲滯比較器電路。電路原圖如圖3所示[4-6]。
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